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　　介绍安萨尔多AE94.3A EVO2+型燃气轮机发电机组的主要技术优化原理,通过技术对比分析,阐述了该机组的节能及经济效益,并对AE94.3A EVO2+型燃气轮机发电机组本体及附件的国产化应用进行探讨。结果表明:AE94.3A EVO2+型燃气轮机发电机组的节能减排及经济效益提升效果显著;燃气轮机部件部分国产替代已具备技术和制造实力,已实现全面自主的燃气轮机检修维护,整机在全寿命周期内的成本将大幅降低。

　　结合某山地光伏电站的实际情况,优化选取的固定支架类型,在满足设计规范要求的前提下,有效地控制了光伏组件支架的用钢量,具有较好的经济效益。同时,根据坡度分布特点分范围进行分析,保证了不同山地坡度的适应性。研究结果对山地光伏电站的优化设计、施工进度的提高、施工成本的降低等方面具有重要参考意义。

　　刷式密封具有较好的密封效果,在重型燃气轮机领域获得了广泛应用。开展燃气轮机刷式密封泄漏特性试验研究,比较分析不同间隙条件下刷式密封的密封效果。结果表明:在特定试验条件下,刷式密封流量系数随压比的增大略有下降,随转速的升高略有下降,随密封间隙的减小而降低,并且当密封间隙小于临界密封间隙时,刷式密封比迷宫密封具有更好的密封效果。试验结果可以为刷式密封在燃气轮机上的设计应用提供重要参考。

　　为了提高燃煤机组调峰负荷响应速率,基于Dymola软件的Modelon组件库,建立某600 MW超临界燃煤机组的动态模型,研究采用高温熔盐替换抽汽加热给水对燃煤机组主要参数动态特性的影响。研究结果表明:替换低压加热器(简称低加)比替换高压加热器(简称高加)对机组主、再热蒸汽和给水参数的影响更小,随着机组负荷的降低,机组负荷响应能力降低。高温熔盐替换高加时,负荷响应时间较长、负荷变化量较大、负荷平均变化速率较小,而高温熔盐替换低加时的效果相反,熔盐替换高加时的热电转化效率比替换低加要高。

　　水击对电厂安全稳定运行构成严重威胁。分析了水击现象产生的机理,同时针对某燃气轮机发电厂典型水击现象,阐述了几种运行设备及系统产生水击的原因,并从运行技术优化及设备治理方面进行了处理,从而减少或避免了水击现象的发生。

　　介绍了高温气冷堆示范工程(HTR-PM)汽轮机轴封系统,并且对轴封蒸汽断供的原因进行了分析,提出了可以采用蒸汽发生器及管道内余汽供轴封、辅助电锅炉至轴封供汽管道改造、高温空气供轴封这3种解决方案。对3种方案进行对比,分析其在成本、可靠性和运行限制方面的优缺点,结果表明3种方案均是可行的。研究结果为HTR-PM汽轮机轴封蒸汽断供问题的解决提供了参考。

　　针对汽轮发电机转子绕组匝间短路故障,提出基于多元状态评估技术(MSET)的在线诊断方法。利用滑动窗口和欧氏距离构建状态矩阵,基于MSET构建励磁电流和无功功率计算模型,依据发电机运行状态运行值与计算值的相对偏差均值或残差均值构建匝间绕组短路故障在线诊断方法,并且使用某汽轮发电机运行数据进行验证。结果表明:所构建的在线诊断方法切实可行,满足了转子绕组匝间短路故障诊断应用需要,同时降低了故障误判的可能性。

　　基于江苏电网自动发电控制(AGC)调节精度考核的相关准则,研究了某660 MW超超临界二次再热机组AGC调节精度考核,分析了该机组AGC调节精度被考核的原因,提出了利用供热负荷修正主蒸汽压力和提高机组AGC变负荷速率来优化机组AGC调节精度的措施。相关措施执行后,机组负荷跟踪AGC指令良好,AGC调节精度显著改善,极大地提升了机组运行的经济性和电网的稳定性。

　　将汽轮机主汽阀至一段抽汽口视为当量配汽级组,建立不同总阀位指令下的当量配汽级组特性曲线,进而实现包含总阀位指令信息的汽轮机配汽端特性的变工况计算。经验证,当量配汽级组简化仿真计算与汽轮机配汽端全面仿真计算结果趋于一致。该方法计算简便,符合试验机组的实际特性,满足工程应用的要求。

　　高密度聚乙烯(HDPE)管道因具有良好的耐海水腐蚀能力,在压水堆核电厂服务水系统和部分设备冷却水系统核安全3级管道中逐渐得到了应用。为了有效提升HDPE管道热熔对接工艺的质量,根据ASME BPVC规范,对核安全3级HDPE管道的材质性能、热熔对接工艺评定、热熔对接工艺实践等进行了分析。通过合理控制热熔对接压力、端面吸热压力、端面加压加热时间、最小吸热时间等参数,可以显著提升HDPE管道热熔对接工艺的质量。

　　某火力发电厂2台1 000 MW燃煤耦合污泥发电机组,电除尘器的极板和极线被积灰覆盖,腐蚀严重,使用寿命缩短。通过检测极板和极线上的积灰与腐蚀产物,同时结合污泥掺烧、设备运行调查情况,对腐蚀机理及原因进行了分析。结果表明:机组掺烧污泥后,脱硝催化剂严重积灰、磨损,导致氨逃逸率持续偏高,氨逃逸生成的硫酸氢铵、硫酸铵等强酸性盐在极板和极线表面产生黏性沉积,该灰垢吸湿潮解,形成强酸性电化学腐蚀环境,造成金属严重腐蚀;入炉煤的碱金属、氯含量较高,颗粒态氯盐随黏性灰沉积在极板和极线上,促进了电化学腐蚀。

　　通过宏观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能检测及金相组织分析等试验方法,对某电厂350 MW超临界锅炉水冷壁管屏鼓包变形原因进行分析。结果表明:鼓包变形问题与水冷壁现场安装时局部热校过程有关;管屏鼓包变形处尺寸偏差较小,鼓包变形处硬度低于光管与扁钢的焊缝热影响区硬度,无异常组织,鼓包变形处强度略高于未鼓包变形处强度,鼓包变形位置未成为管材的薄弱环节。该管屏因热校导致的鼓包变形现象不影响管屏的正常使用。

　　汽轮机主轴直接驱动给水泵技术是一种全新的给水泵驱动方式,目前国内尚无成熟的运行经验。针对采用该技术的某350 MW直接空冷机组进行了系列变工况运行仿真试验。结果表明:对于配置1台100%容量主机泵和1台50%容量备用泵的机组,该技术完全能够满足在机组背压快速变化、负荷变化及给水泵故障等工况下给水流量的需求。

　　双方程湍流模型对烟气流场进行数值模拟,研究进口烟道底部护板布置方式对流场的影响,得到不同底部护板布置方式下进口烟道出口端面的速度分布,并且利用速度均匀性指数对模拟结果进行定量分析。结果表明:底部护板采用45倾角布置方式时的流场均匀性优于0倾角和23倾角。模拟结果可为立式余热锅炉进口烟道底部护板的布置提供参考。

　　基于某核电厂压水反应堆蒸汽发生器传热管的焊接堵管案例,根据2021年版ASME BPVC规范,主要从堵头材料、焊接材料、焊接工艺评定、堵管工艺操作技术等方面进行分析,以确保压水反应堆蒸汽发生器传热管焊接堵管工艺的有效性。采用经评定合格的堵管工艺,对该核电厂蒸汽发生器的破损传热管进行堵管,蒸汽发生器投用后未再发生泄漏,堵管效果良好。研究结果为国内核电厂蒸汽发生器传热管破损后焊接堵管工艺提供了技术参考。

　　压气机离线水洗可以消除积垢劣化、提升机组性能,离线水洗周期对电厂运行收益具有显著影响。提出了燃气轮机离线水洗周期经济性分析的方法和模型,以周期平均水洗成本作为优化指标,给出了最优离线水洗周期建议。基于该模型,以海南某机组为研究对象,计算该机组的最优离线水洗周期,并对各项边界条件进行了敏感度分析。结果表明:该机组的最优离线 h,相比于实际运行操作的550和1 200 h,每完美体育官方网站年可以多盈利8.4万~18万元。燃料价格、上网电价、压气机积垢速率均对最优水洗周期有显著影响。该模型已在电厂得到应用,研究结果可以为其他燃气轮机电厂的压气机离线水洗周期决策提供参考。

　　针对某超超临界600 MW机组凝结水泵耗电率比同类型机组高的问题,分析前置泵机械密封冲洗水管路压力损失大的原因,结合理论计算,提出了更换机械密封冲洗水调节阀阀芯组件、取消凝结水泵第二级叶轮、优化凝结水泵变频控制策略等措施。运行数据表明:在不增加系统复杂度的基础上,凝结水泵出口压力下降0.24~0.54 MPa,凝结水泵电流下降10~21 A,凝结水泵耗电率由0.2%降至0.15%。

　　以通用电气(GE)公司的9FA和三菱公司的M701F这2种典型F级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,搭建配置进气加热设计的燃气-蒸汽联合循环热力模型,开展机组热力性能仿真计算。对环境温度、加热温升、机组负荷对机组性能的影响进行单一变量分析,并且对2种机型在不同运行工况下的进气加热效果提升开展对比分析,给出了不同负荷下的最佳进气参数。结果表明:在相同的进气加热工况下,9FA机组的进气加热效果提升幅度高于M701F机组,机组联合循环效率随加热温升的提高而提高;在相同的加热温升下,9FA机组的最佳进气环境温度高于M701F机组。研究结果对进气加热技术在F级燃气-蒸汽联合循环机组上的应用具有重要参考意义。

　　董鹏, 李海阳, 赖威龙, 周彦兴, 李林浩, 李金伟, 杨浩, 罗官睿

　　针对某电厂超超临界锅炉延伸侧墙出口集箱角焊缝开裂的问题,从材料成分、显微组织、硬度测试及运行工况等方面综合分析该集箱角焊缝失效的原因,并且从焊接工艺、热处理工艺及焊缝形式出发综合提出优化方案。结果表明:集箱管材料为12Cr1MoVG,失效集箱角焊缝的化学成分、显微组织及硬度均符合标准,裂纹起裂于角焊缝外表面,并向内表面扩展。开裂原因为焊接残余应力与服役过程应力产生复杂叠加。通过采用降低角焊缝处应力集中的优化措施,延长材料使用寿命,可以为同类型电站锅炉管道的日常监督与质量控制提供重要的借鉴。

　　以出现异响的某风力发电机组为研究对象,采用双通道振动检测仪器获取运行中产生的振动脉冲信号,根据信号传递的顺序运用简易声源定位法进行分析,将振动异响的频率与塔筒摆振频率进行比对,进行振动测试以确认振动异响的根源。通过综合振动分析和测试,最终确定了该风力发电机组振动异响的确切根源为塔底相关部位。采用简易声源定位法成功定位了故障,为风力发电机组的改进设计和运行稳定性提高提供了实际可行的技术路径。

　　张卫, 俞哲锋, 施子福, 陶振涛, 李宏梅, 黄岳, 闫凤平, 周永刚

　　在某燃气-蒸汽联合循环机组长期停机备用期间,针对其余热锅炉尾部受热面开齿螺旋鳍片管锈蚀导致烟气流动阻力升高,影响燃气轮机带负荷的问题,通过现场数据监测、数值模拟及小型试验台试验,研究鳍片管表面锈蚀状态对流动阻力特性的影响。结果表明:余热锅炉尾部模块5、模块6的阻力上升明显;鳍片管背风侧的锈蚀堆积不会导致流动阻力的上升,两侧锈蚀厚度增加是流动阻力上升的主要原因;鳍片管除锈后鳍片减薄,流通截面积增大,阻力特性优于新鳍片管。

　　某25 MW汽轮发电机3号轴承振动大,经过几次检修,振动异常问题始终未能解决,导致汽轮发电机组停机。对汽轮发电机运行参数、振动图谱、轴承结构、检修过程进行分析,确定了振动大的主要原因为轴承底部垫块虚接导致支撑系统松动,发电机转子下沉与轴封、油挡发生摩擦,对中发生改变。通过优化转子对中调整工艺和调整轴承装配间隙,3号轴承振动幅值明显下降,机组能够安全稳定运行。合理的转子检修装配方法对汽轮发电机的可靠运行至关重要。

　　启动循环泵(BCP)作为超超临界锅炉启动系统核心设备,在机组启停效率、调节特性及低负荷安全性上具有明显作用,可以较好地适应电网深度调峰需求。通过对国产与进口BCP在价格、交货及质保期方面的对比,得出国产BCP具有较明显优势。随着国家对火力发电机组调峰需求的提高及发电设备国产化的推进,市场对国产BCP的需求日益凸显。目前,国产BCP在应用业绩上与进口产品还存在差距,但随着市场需求的扩大,其具有一定的发展前景。

　　针对电力系统燃煤发电机组、燃气-蒸汽联合循环机组非关键承压金属部件的6起失效案例,结合机组服役环境,通过宏观观察、材质分析、微观组织分析和力学性能分析等方法,对失效原因进行分析。结果表明:部件失效部位多为截面突变的应力集中部位,失效诱因主要包括外部环境腐蚀和疲劳损伤;部件材质错用或生产工艺控制不当使其内部微观组织不佳,进而导致宏观力学性能整体下降,加速部件失效损坏。对于发电机组非关键承压部件的轴类或辅机螺栓等设备,技术监督管理重视程度不够,存在材质错用或材质不佳等较突出的问题。

　　对2种先进高效的汽轮机冲动式叶型(LH、LL叶型)进行多级空气工质级试验和数值模拟分析,研究2种叶型在真实级环境下的总体性能差异。结果表明:2种叶型空气流量的试验值和模拟值基本一致;LH叶型具有更高的通流效率;2种叶型最佳速比的模拟值均高于试验值;随着根部速比的增大,通流级根部反动度逐渐增大,并且反动度的模拟值高于试验值。相比于LL叶型,LH叶型的设计理念更加合理,性能提升达到预期,研究结果可以为LH叶型的工程应用提供重要参考。

　　针对储能电池参与火力发电机组一次调频时控制能力不足的缺陷,提出了一种基于一次调频特性和储能电池荷电状态(SOC)优化储能电池出力的自适应综合控制方法。通过对电网调频特性的分析,改进虚拟惯性控制得到虚拟负惯性控制。在频率调节初期,储能电池出力以下垂控制为主、惯性控制为辅;在频率恢复期,以惯性控制为主、下垂控制为辅。为了优化储能电池功率输出,基于logistic函数设置自适应出力系数调整策略,维持良好SOC。以典型单区域电网为例,搭建MATLAB/Simulink仿真模型,对所提出的自适应综合控制方法进行仿真验证,证明该控制策略能够快速有效地减小频率偏差,使电力系统快速恢复到一次调频频率稳态值。

　　分析了火电机组汽轮机各系统在深度调峰工况下对经济性的主要影响因素,重点研究了汽动给水系统及配汽系统的运行经济性,使用EBSILON建模平台计算并分析了使用不同汽动给水泵汽源时机组运行经济性的差异,定量计算了不同主蒸汽压力下的机组运行经济性指标,分析了连通管蝶阀参与调节对经济性的影响。结果表明:四段抽汽作为汽源的经济性优于冷再热蒸汽;使用连通管蝶阀对给水泵汽轮机进汽进行调压时,汽轮机热耗率将升高123.7~146.5 kJ/(kWh);深度调峰时适当降低主蒸汽压力有助于提升机组运行经济性。

　　为了分析回转式空气预热器隔仓板与传热元件之间的缝隙对排烟温度的影响,对某330 MW电站锅炉回转式空气预热器建立等阻力及等流速2种模型,计算不同隔仓板与元件间的缝隙下的排烟温度,得出了不同缝隙下的排烟温度。结果表明:缝隙小于6 mm时对排烟温度的影响较小,缝隙大于12 mm时对排烟温度的影响较大。通过计算结果与实际运行参数的对比,得出排烟温度的最大相对偏差为2.73%,验证了计算方法的准确性。

　　通过现场模拟频率扰动试验与电网真实频率扰动试验检测华东受端电网新能源场站的一次调频性能。结果表明:新能源场站通过有功备用功能能够保证其预留充足的备用功率,满足电网一次调频要求,光伏电站在响应快速性、稳定性、电量贡献等方面的调频特性更优异。研究结果可以为华东电网设置风电场与光伏电站差异化参数提供参考。

　　针对某高度为210 m、出口直径为7 m的燃煤电厂烟囱,基于Ansys Fluent软件,开展了水蒸气在环境中的扩散计算,分析不同因素对烟羽扩散的影响。结果表明:环境温度升高、烟气温度及湿度降低,均能显著地减小烟羽的区域体积。环境风速、烟气速度对烟羽区域体积的影响较小,主要影响烟羽在高度和水平方向的分布。环境风速的提高会导致水蒸气在较低的空间以更高的浓度扩散到更远处;烟气速度的提高促使液滴在高度方向扩散。

　　针对某660 MW超超临界机组服役4.6万h后的锅炉高温再热器,通过金相检测、扫描电镜、拉伸试验和冲击试验等方法对泄漏的TP310HCbN钢管的组织形貌和力学性能进行研究。结果表明:长时高温服役使TP310HCbN钢管的金相组织老化至3~4级,晶界析出大量碳化物,管材严重脆化,导致其韧性储备不足,受外力撞击后外壁表面形成大量微裂纹,随着服役时间的延长,管样裂纹逐渐扩展并最终导致爆管泄漏。

　　某300 MW火力发电机组超净排放过程中,存在深度调峰时机组效率降低、空气预热器堵塞、氨逃逸过高等问题。通过冷热态摸底实验对选择性催化还原(SCR)脱硝系统进口流场和出口截面氮氧化物(NO

　　)浓度进行评估诊断,提出系统高效运行的应用方案,采用计算流体力学(CFD)软件进行数值模拟,并且通过冷态物理模型对解决方案进行论证。工程实践应用结果表明:协同优化可以取得较好的烟气流动分布且维持脱硝系统较低的压降,第一层催化剂入口的速度相对标准偏差降低至10.79%,脱硝系统总压降小于600 Pa,供电煤耗率降低0.3 g/(kWh),具有较好的节能减排效益。

　　在某超临界双抽背压供热机组停机不停炉工况下,对机组高压旁路调节阀的控制方式和高压旁路调节阀调节对象的自动切换方式进行研究。采用多级脉冲控制技术实现高压旁路调节阀的全行程控制。结果表明:利用汽轮机跳闸信号自动触发高压旁路调节阀调节对象切换器,实现了主蒸汽和再热蒸汽作为供汽汽源的无扰切换。同时,利用汽轮机跳闸信号触发锅炉快速减负荷,实现了机组整体安全稳定运行。该研究实现了机组在汽轮机跳闸、锅炉运行工况下稳定供汽的功能。

　　核电汽轮机叶轮叶根槽是应力腐蚀的易发生部位,要定期进行无损检测,然而在实际检测中,由于叶轮叶根槽结构复杂、空间受限,检测结果往往难以反映叶根槽表面真实情况。针对核电汽轮机叶轮叶根槽的检测问题,提出了一种超声相控阵检测方案,按照1∶1加工设置人工缺陷的叶轮-叶根体试件,通过CIVA仿真平台确定试验设备及扫查方式,对试件进行4次缺陷检测。试验结果表明:该方案能够识别出全部人工缺陷,并且能实现缺陷的定位和定量,具有较高的检测精度和可行性,能够有效保障核电汽轮机的安全运行。

　　为降低运输成本、满足吊装及运输条件,660 MW及以上锅炉大板梁一般需要在高度方向和长度方向采用分段设计,形成分段式叠梁,高度方向和长度方向的连接均采用高强度螺栓连接。结合贵州某660 MW锅炉具体工程实例,给出了锅炉分段式叠梁运用中国GB 50017—2017《钢结构设计标准》和美国ANSI/AISC 360-16

　　Specification for Structural Steel Buildings

　　(LRFD方法)的翼缘拼接、腹板拼接、叠合面翼缘拼接的设计方法。对于分段连接所用的高强度螺栓,美国规范计算得到的单颗螺栓承载力较大,螺栓数的需求较少,中国标准偏于安全。对于分段连接处板材,采用美国规范计算的应力系数低于采用中国标准计算的应力系数。对于大板梁分段设计,中美规范的安全水准基本一致,中国规范略偏保守。研究结果为锅炉分段式叠梁的连接设计提供了参考。

　　为了提高锅炉火焰核心高温区域特征提取的准确性和稳定性,结合四角切圆燃烧锅炉火焰特点,提出了一种基于Mask R-CNN的火焰核心高温区域轮廓提取方法。通过某330 MW燃煤锅炉工业火焰监控系统获取约10 000帧历史运行工况的火焰图像进行建模,并对升负荷工况的火焰图像进行在线处理验证。结果表明:基于Mask R-CNN模型的核心高温区域检测精准率达到92.35%,相比于传统的阈值分割法、边缘检测法具有更高的稳定性;Mask R-CNN模型能更好地适应变负荷时脉动火焰波动、快速变化的特点,轮廓边缘受其他区域的影响较小,有助于针对火焰核心高温区域轮廓进行火焰几何特征、分布特征的提取计算。

　　以PG9351FA燃气轮机联合循环机组为研究对象,基于Thermoflex软件建立机组模型,分别对满负荷及定负荷运行工况进行了性能计算,并且分析了系统的各项关键参数。结果表明:对比满负荷和定负荷工况,环境温度升高对汽轮机、余热锅炉和联合循环效率的影响相同,但是对燃气轮机效率影响的差异较大;联合循环机组在定负荷工况运行时,可以采用合适的低品位热源提高燃气轮机入口空气温度,从而提高燃气轮机效率;同时,可以通过冷端优化等措施,降低汽轮机背压以改善汽轮机运行性能。

　　针对中温中压等级垃圾焚烧发电机组发电效率偏低的现状,研究了主蒸汽参数提级、增设再热循环和余热回收利用装置等措施,同时选取某15 MW机组分别按中温次高压和中温次高压再热方案进行改造分析,评价机组改造后的性能参数和经济效益。结果表明:采用中温次高压改造技术方案后,锅炉受热面质量增加9%,发电效率提高1.52个百分点,垃圾发电量增加43 kWh/t,改造费用约为2 005万元,管材更换费用增加657万元,内部收益率为17.47%,投资回收期为6.31 a;采用中温次高压再热改造技术方案后,锅炉受热面质量增加24%,发电效率提高2.35个百分点,垃圾发电量增加64 kWh /t,改造费用为2 490万元,管材更换费用增加1 363万元,内部收益率为21.53%,投资回收期为5.15 a。研究结果可为中温中压垃圾焚烧发电机组改造提供参考。

　　为分析汽轮机转子材料制备、加工、安装和运行过程中结构尺寸、材料物性参数、温度等随机变量对其等效应力的影响,以某300 MW级汽轮机高压转子为例,采用有限元方法计算得到了冷态启动过程中最大等效应力出现的时刻和部位,并且结合变量随机性,分别采用多项式响应面法和支持向量回归(SVR)响应面法拟合转子最大等效应力与随机变量之间的关系,比较分析了其拟合效果。同时,采用蒙特卡洛模拟法探究了在冷态启动过程中转子强度的可靠性和各随机变量的敏感性,得到了转子半径等6个随机变量的敏感性指数排列顺序。结果表明:SVR响应面法拟合效果比多项式响应面法拟合效果更好,2种响应面法得出冷态启动曲线个随机变量中,对汽轮机转子等效应力影响最大的是转子材料的弹性模量。

　　基于对燃气轮机气体燃料控制阀进口液压执行机构的调研及分析,结合大量的使用及设计经验,全新研发100%国产化的燃气轮机气体燃料控制阀液压执行机构。重点对气体燃料控制阀液压执行机构的原理设计进行介绍,并且通过搭建仿真模型对液压执行机构的频率响应进行仿真分析,搭建测试系统对执行机构进行可靠性验证及多项性能测试。仿真和测试结果表明:国产化的气体燃料控制阀液压执行机构在多个方面性能优于进口执行机构。燃气轮机气体燃料控制阀液压执行机构国产化样件的成功研制突破了国产化的关键问题。